Результат интеллектуальной деятельности: АВТОМОБИЛЬНОЕ КОЛЕСО

Изобретение относится к автомобильной промышленности, в частности к конструкциям штампованных автомобильных колес.

Известно автомобильное колесо, состоящее из обода, имеющего бортовые закраины, цилиндрическую поверхность по центру колеса, конические посадочные полки, и диска с цилиндрическим фланцем, которым он сопрягается с цилиндрической поверхностью обода, при этом соединение между ободом и диском осуществляется сваркой по краю цилиндрического фланца диска.

Такие автомобильные колеса выпускаются в комплекте с декоративным колпаком.

Это, например, автомобильное колесо ГАЗ 3110 (см. Каталог деталей и сборочных единиц автомобилей "Волга" ГАЗ-3110, издательство "Колесо", М., 1998).

Недостатки этой конструкции:

- требуется установка защитного декоративного колпака;

- накладываются дополнительные ограничения по размещению элементов тормозной системы (тормозного барабана).

Известно автомобильное колесо, состоящее из обода, имеющего бортовые закраины, цилиндрическую поверхность по центру колеса, конические посадочные полки, и диска, выполняющего дополнительную функцию декоративного колпака с коническим фланцем, которым он сопрягается с конической посадочной полкой обода, при этом соединение между ободом и диском осуществляется сваркой по краю конического фланца диска (См. "Каталог дисков автомобильных колес", RADERFIBEL 98/99, колесо автомобиля Rover - в каталоге под №10).

Недостатки этой конструкции:

- выполнение беззазорного соединения между конической частью обода и конического (посадочного) фланца диска штамповкой затруднительно, требует дополнительной технологической операции и постоянной регулировки зазора между диском и ободом в процессе изготовления колес;

- выполнение беззазорного соединения между конической посадочной полкой обода и конического (посадочного) фланца диска механической обработкой дороже и снижает производительность изготовления колес.

Любые отклонения от номинала при получении этих конических поверхностей приводят к контакту по линии, а не по поверхности, что соответственно снижает ресурс автомобильного колеса.

Наиболее близким техническим решением является автомобильное колесо (см. патент США №6029351 "Автомобильное колесо и способ его изготовления"), состоящее из обода с канавкой на внутренней стороне конической посадочной полки, расположенной по краю примыкающего к ободу фланца диска и имеющей цилиндрическую поверхность, по которой он сопрягается с диском, и диска, выполняющего дополнительную функцию декоративного колпака, с цилиндрическим фланцем, по которому он сопрягается с ободом в зоне цилиндрической канавки. Соединение между ободом и диском осуществляется сваркой по краю цилиндрического фланца диска.

Преимущество этой конструкции относительно выше рассмотренных заключается в том, что исключается необходимость в высокоточном сопряжении двух конических поверхностей (одна - на диске, другая - на ободе).

Недостатки рассмотренной конструкции:

- имеется утонение обода в зоне контакта диска и обода, т.е. в месте приложения наибольшей нагрузки на обод, что ослабляет все колесо в целом и обод, в частности;

- длина образующей цилиндрической поверхности, по которой осуществляется контакт диска и обода, сопоставима с толщиной металла, из которого изготавливается диск, т.е. контакт осуществляется практически по линии сварного шва, что также снижает несущую способность колеса;

- после штамповки диск колеса необходимо дообработать, он должен быть подрезан по высоте, и на фланце диска с наружной стороны должна быть выполнена заходная фаска.

Высоту диска этой конструкции при штамповке трудно выдержать в необходимых пределах ввиду того, что имеются значительные отклонения на толщину штампуемого металла и большой разброс механических характеристик.

Техническими задачами, на решение которых направлено изобретение, являются:

- упрощение конструкции колеса и технологии изготовления диска колеса;

- упрощение сопряжения сборки обода и диска;

- повышение прочности и несущей способности автомобильного колеса.

Поставленные задачи решаются за счет того, что в известном автомобильном колесе, состоящем из обода с канавкой на внутренней стороне конической посадочной полки и диска с цилиндрическим фланцем, по которому он сопрягается с ободом, соединенных между собой сваркой по краю цилиндрического фланца диска, на конической посадочной полке обода с внутренней стороны выполнены утолщения (выступы), образующие цилиндрическую посадочную поверхность, сопрягающиеся с цилиндрическим фланцем диска в зонах, соответствующих основанию и кромке цилиндрического фланца диска, а на наружной стороне конической посадочной полки обода в зоне верхнего утолщения (выступа), образующего цилиндрическую посадочную поверхность и соответствующего основанию цилиндрического фланца диска, выполнена дополнительная канавка.

Размеры и форма канавок определяются из расчета дополнительного объема металла, необходимого для создания утолщений (выступов), образующих на ободе цилиндрическую посадочную поверхность, из условия равенства объемов металла, перемещаемого из канавок по сечению обода.

При этом дополнительный металл для создания утолщений (выступов), образующих на ободе цилиндрическую посадочную поверхность, перераспределяется из менее нагруженных соседних участков обода, где выполнены канавки, при его изготовлении профилированием на роликогибочной машине.

При перемещении металла по сечению обода происходит его более интенсивная деформация, что приводит к повышению прочностных характеристик обода в этой зоне. Замеры твердости по сечению обода показали ее превышение в зоне формования выступов и канавок относительно соседних участков, не подвергавшихся столь интенсивному деформированию, на 20 ч 30%.

На фиг.1 показана конструкция автомобильного колеса.

На фиг.2 - зона сопряжения цилиндрического фланца диска и обода.

Автомобильное колесо состоит из обода колеса 1 с утолщениями (выступами), образующими цилиндрическую посадочную поверхность 2 на внутренней стороне конической посадочной полки 3, канавками 4 на внутренней стороне и 5 - на наружной стороне конической посадочной полки обода, диска 6 с цилиндрическим фланцем 7.

Обод 1 и диск 6 соединены между собой сварным швом 8 по краю цилиндрического фланца 7.

Были изготовлены опытные колеса предлагаемой конструкции. Они успешно прошли испытания. Ресурс опытных колес относительно действующих увеличился примерно на 40 ч 50%. Анализ причин разрушения колес показал, что действующие колеса начинали разрушаться с обода, в зоне его соединения с диском сварным швом. При испытаниях опытных колес разрушение начиналось позднее и с диска. Первоначально трещины появлялись в углах вентиляционных отверстий, затем в зоне болтовых отверстий.

Технологичность изготовления отдельных конструктивных деталей колеса (диска и обода) не усложнилась, а сборка колеса стала проще и надежнее.